Leuchtturmprojekt zur Produktion von Ersatz- und Serienteilen gestartet
Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert POLYLINE mit 10,7 Mio. Euro Euro - Kick-off Meeting des Konsortiums zur Automatisierung der additiven Fertigung in der Automobilindustrie.
____ Krailling, Deutschland, 5. Mai 2020
Das Projekt POLYLINE bringt 15 Industrie- und Forschungspartner aus Deutschland zusammen, um eine digitalisierte Produktionslinie der nächsten Generation zu entwickeln. Auf dieser Anlage sollen Kunststoffteile für die Automobilindustrie hergestellt werden. Ziel ist es, konventionelle Fertigungstechniken (z.B. Zerspanung, Gießen, etc.) durch additive Fertigung (AM) in Form von Hochdurchsatz-Fertigungsliniensystemen zu ergänzen. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit insgesamt 10,7 Mio. Euro gefördert. Euro. Das Projekt hat eine Laufzeit von drei Jahren. POLYLINE wurde offiziell mit dem Kick-off-Meeting aller Konsortialpartner am 4. März 2020 bei EOS in Krailling bei München gestartet.
Hintergrund des POLYLINE-Projekts
Mit der additiven Fertigung lassen sich nahezu beliebige Geometrien und auch komplexe Strukturen ohne nennenswerten Mehraufwand realisieren - ein großer Schritt in Richtung Massenproduktion individualisierter Produkte. Sowohl die vertikale als auch die horizontale Integration additiver Fertigungsverfahren in konventionelle Anlagen ist derzeit jedoch nur bedingt umsetzbar, da es an prozesskettenübergreifenden Standards mangelt. Dies liegt an AM-spezifischen Abläufen (z.B. Produktionszeit im "Batch-Prozess") und dem generell geringen Automatisierungsgrad der physischen Handhabungs- und Transportprozesse.
Andererseits ist die digitale Datenkette entlang der horizontalen Prozesskette an vielen Schnittstellen nicht durchgängig, was derzeit zu mangelnder Transparenz, Fehleranfälligkeit und eingeschränkter Überwachung entlang der Prozesskette führt und die Integration in relevante Produktionssteuerungssysteme erschwert. Diese Hindernisse begrenzen das offensichtlich hohe Potenzial additiver Fertigungsverfahren in bestehenden Serien- und Montagelinien.
Von flexiblen Lösungen für das Prototyping
bis hin zu skalierbaren additiven Produktionsketten
Um das Projektziel zu erreichen, strebt das Projekt einen digitalen und physischen Systemdurchbruch an. Dazu ist es wichtig, alle zentralen Kennwerte und Qualitätskriterien (inklusive Identifikation, Historie und Messwerte) vom CAD-Modell bis zum fertigen Bauteil zu erfassen und zu dokumentieren. Die einzelnen Teilprozesse der Produktion - von der Prozessvorbereitung über den selektiven Laser-Sinter-Prozess, das Kühlen und Auspacken bis hin zur Reinigung und Nachbearbeitung - werden automatisiert und in die geplante Produktionslinie integriert, in der erstmals alle technologischen Elemente einer SLS-Fertigungskette vollständig miteinander verknüpft werden.
POLYLINE verfolgt einen neuen Lösungsansatz, der eine ganzheitliche Betrachtung vornimmt und alle erforderlichen Prozesse implementiert. Die angestrebte Produktionslinie soll mit einem hohen Reifegrad entsprechend den Anforderungen des Anwendungspartners umgesetzt werden. Die Anwendungsfälle umfassen sowohl kundenspezifische Bauteile als auch Serienbauteile in großen Stückzahlen.
Um die additive Fertigung als echte Verfahrensalternative für die Serienproduktion zu etablieren, fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung das Projekt mit insgesamt 10,7 Mio. Euro. Euro. Das Projekt ist Teil der Fördermaßnahme "Linienintegration von additiven Fertigungsverfahren" im Rahmen des Förderprogramms "Photonik Forschung Deutschland - Licht mit Zukunft". POLYLINE wird von EOS geleitet, dem weltweit führenden Technologieanbieter im industriellen 3D-Druck von Metallen und Kunststoffen.
Die 15 Projektpartner aus Wissenschaft, Forschung und Industrie stellen ihren Beitrag zu diesem Pionierprojekt vor
EOS ist der weltweit führende Technologieanbieter im industriellen 3D-Druck von Metallen und Kunststoffen. Das 1989 gegründete, unabhängige Unternehmen ist ein Pionier und Innovator für umfassende Lösungen in der additiven Fertigung. Im Rahmen des Projekts wird die EOS P 500 mit einer vollautomatischen Beladung von Wechselrahmen und einer Echtzeitüberwachung ausgestattet. Das AM-System wird in ein vollautomatisches Pulverhandlingsystem eingebettet sein, das auch das Sieben, Mischen und Qualifizieren des Materials umfasst. EOS ist Konsortialführer und zusammen mit IML für das Gesamtprojektmanagement verantwortlich.
Die BMW Group ist mit ihren Marken BMW, MINI, Rolls-Royce und BMW Motorrad der weltweit führende Premiumhersteller von Automobilen und Motorrädern sowie Anbieter von Premium-Finanz- und Mobilitätsdienstleistungen. Das Produktionsnetzwerk der BMW Group umfasst 31 Produktions- und Montagewerke in 15 Ländern; das Unternehmen verfügt über ein globales Vertriebsnetz mit Vertretern in über 140 Ländern. Der Einsatz von 3D-gedruckten Teilen gewinnt für die BMW Group zunehmend an Bedeutung. Allein in den vergangenen zehn Jahren hat das Unternehmen mehr als eine Million Bauteile produziert, die zum Beispiel im Versuchsfahrzeugbau und in Endkundenfahrzeugen zum Einsatz kommen.
Im Rahmen von POLYLINE erarbeitet die BMW Group einen Anforderungskatalog, der sicherstellt, dass die entwickelte Produktionslinie den Standards der Automobilindustrie entspricht und somit in bestehende Produktionsstrukturen integriert werden kann. Die Demonstratorlinie wird zukünftig im neuen Additive Manufacturing Campus bei München aufgebaut. Dort werden im Rahmen des Projekts Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge gemeinsam erforscht.
Als Spezialist für die Automatisierung von industriellen Prozessen bringt Grenzebach seine Expertise in der intelligenten und sicheren Vernetzung von Produktionsprozessen in das Projekt ein. In Zusammenarbeit mit den Partnern übernimmt Grenzebach die Verantwortung für den Materialfluss und den Transport zwischen den einzelnen Prozessen. Zentraler Bestandteil ist dabei auch die gemeinsame Entwicklung von automatisierten Hard- und Softwareschnittstellen zu allen industrietauglichen Prozessstationen. Gesamtziel ist es, ein ganzheitliches Automatisierungskonzept für die Pilotlinie zu entwickeln.
3YOURMIND hat es sich zur Aufgabe gemacht, vollständige Datenkontinuität für durchgängige Fertigungsabläufe zu gewährleisten. Seine Agile Software Suite sorgt für Automatisierung und Vorhersagbarkeit in der gesamten Produktionskette. In Zusammenarbeit mit den Partnern des POLYLINE-Projekts wird 3YOURMIND ein datengesteuertes Betriebsmodell einrichten, das qualifizierte digitale Teilebestände, Auftragsabwicklung, Planung und Ausführung von Aufträgen und Nachbearbeitung, Materialmanagement und Qualitätskontrolle umfasst. Produktivität, Wiederholbarkeit und Kosteneffizienz sind die entscheidenden Faktoren für die Einführung von AM im Automobilsektor, und digitale Fäden sind darauf ausgelegt, dies zu ermöglichen.
Die Additive Marking GmbH entwickelt Softwarelösungen für die fertigungsintegrierte Kennzeichnung und Rückverfolgung von additiv gefertigten Bauteilen. Als Ausgründung aus dem Direct Manufacturing Research Center der Universität Paderborn sind die Gründer mit der Notwendigkeit und Herausforderung, die gefertigten Produkte mit den individuellen digitalen Zwillingen zu verknüpfen, bestens vertraut. Durch die Vermeidung von zusätzlichen Prozessschritten trägt das Paderborner Start-up so zur Ressourceneffizienz und Optimierung des Qualitätsmanagements bei.
Das Produktportfolio des Münchner Post-Processing-Spezialisten besteht aus Lösungen zur Reinigung, Oberflächenbehandlung und Einfärbung von 3D-gedruckten Kunststoffen. DyeMansion ist führend im Handlungsfeld "Reinigung und Veredelung". DyeMansion bietet ein spezielles Verfahren für UV-stabile, zertifizierte Autofarben nach ISO 105 B06 sowie Industrie 4.0-fähige Lösungen für die Reinigung und mechanische Oberflächenbehandlung mit dem proprietären PolyShot Surfacing (PSS) Verfahren. Die MES-Anbindung der DyeMansion Print-to-Product-Plattform ist ebenfalls Teil des Projekts.
Die Bernd Olschner GmbH bietet national und international leistungsstarke Produkte und kundenspezifische Lösungen im Bereich der industriellen Reinigung. Dabei werden die Produktkonzepte an die speziellen Bedürfnisse der Kunden angepasst. Schwerpunkt des Projektes POLYLINE ist die Entwicklung und Umsetzung eines Konzeptes zur Feinstreinigung von Bauteilen, insbesondere im Hinblick auf die anstehenden Folgeprozesse.
Die Optris GmbH, 2003 in Berlin gegründet, ist eines der führenden deutschen Unternehmen im Bereich der berührungslosen Temperaturmesstechnik. Mit 100 Mitarbeitern am Standort Pankow und einem Jahresumsatz von 21 Mio. Euro kann das Unternehmen mittlerweile auf 500.000 installierte Temperaturmesssysteme weltweit verweisen. Für das Spezialgebiet der Lasermaterialbearbeitung, wie es im Projekt POLYLINE gefordert wird, stellt Optris spezielle schnelle Pyrometer und Wärmebildkameras her, die für den additiven Kunststoff-Lasersinterprozess angepasst sind.
Das Produktportfolio des Münchner Post-Processing-Spezialisten besteht aus Lösungen zur Reinigung, Oberflächenbehandlung und Einfärbung von 3D-gedruckten Kunststoffen. DyeMansion ist führend im Handlungsfeld "Reinigung und Veredelung". DyeMansion bietet ein spezielles Verfahren für UV-stabile, zertifizierte Autofarben nach ISO 105 B06 sowie Industrie 4.0-fähige Lösungen für die Reinigung und mechanische Oberflächenbehandlung mit dem proprietären PolyShot Surfacing (PSS) Verfahren. Die MES-Anbindung der DyeMansion Print-to-Product-Plattform ist ebenfalls Teil des Projekts.
In POLYLINE arbeitet die Universität Paderborn gemeinsam mit anderen Forschungspartnern im Projekt an der horizontalen Prozesskette zur Integration der additiven Fertigung in einen Linienprozess. Im Mittelpunkt steht dabei die Entwicklung eines ganzheitlichen Konzepts für die additive Fertigung unter Berücksichtigung des Qualitätsmanagements. Mit dem DMRC (Direct Manufacturing Research Center) verfügt die Universität Paderborn über eine hohe Expertise im Bereich AM und kann auf die Erfahrungen aus mehreren nationalen und internationalen Forschungsprojekten zurückgreifen.
Ein Schwerpunkt unserer Arbeit ist die digitale Prozesskette in der additiven Auftragsbearbeitung. Es wird ein Konzept zur optimalen Produktionsplanung und -steuerung der POLYLINE unter Einbeziehung vorhandener Datenquellen entwickelt. Dieses Konzept wird in einer Simulationsstudie auf Skalierbarkeit geprüft. Im Bereich der Bauteilreinigung bzw. -veredelung liegt der Schwerpunkt auf der technischen Sauberkeit. Dazu entwickelt das Institut Reinigungsprozessketten, mit denen prozessbedingte Lücken geschlossen werden können. Darüber hinaus können durch die Sicherstellung der technischen Sauberkeit die Ressourceneffizienz und die Produktqualität gesteigert werden.
Das Fraunhofer IML widmet sich der physikalischen Verkettung von Prozessschritten. Dabei wird der gesamte Materialfluss betrachtet und auf dieser Basis werden Lösungskonzepte entwickelt, die dann in Zusammenarbeit mit den anderen Konsortialpartnern umgesetzt werden. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der flexiblen Verknüpfung der bisher manuellen und unabhängigen vor- und nachgelagerten Prozesse in der additiven Fertigung. Das vom Fraunhofer IML entwickelte Umsetzungs- und Materialflusskonzept ermöglicht die Integration zukünftiger additiver Fertigungslinien in konventionelle Produktionsprozesse.
Die TU Dortmund wird u.a. zur Anwendung von Deep Learning und impliziten geometrischen Modellierungsmethoden für die Datenaufbereitung/-analyse und das Online-Monitoring/Qualitätsmanagement beitragen. Darüber hinaus werden hochinnovative geometrische Deep-Learning-Ansätze sowie multikriterielle Methoden zur Optimierung von Prozessschritten und der gesamten POLYLINE unter verschiedenen und gleichzeitig zu berücksichtigenden Kriterien entwickelt. Damit wird die TU Dortmund überlegene Methoden und Konzepte für eine nachhaltige Automatisierung und Effizienz der POLYLINE entwickeln.
Der Lehrstuhl für Digitale Fertigung wurde 2015 neu gegründet und ist Teil der Fakultät für Angewandte Informatik an der Universität Augsburg. Inhaltlich beschäftigt sich der Lehrstuhl mit der horizontalen und vertikalen Integration von AM-Prozessen in bestehende Produktionssysteme. Schwerpunkt des Projekts POLYLINE ist die Entwicklung robuster vertikaler Prozessketten durch die strukturierte Erfassung und Verarbeitung der generierten Daten der einzelnen Prozessschritte. Damit wird die Basis für ein digitales Abbild des Produktionsprozesses gelegt, das Transparenz und Rückverfolgbarkeit über den gesamten Prozess gewährleistet.
Die Universität Duisburg-Essen beschäftigt sich in diesem Projekt mit der gesamten horizontalen Prozesskette des Laser-Sinterns. Es werden verschiedene Aspekte des Prozesses, der Nachbearbeitung und des Pulverhandlings betrachtet. Das Hauptziel ist die Entwicklung einer Qualitätssicherung für das eingesetzte Materialsystem und den Prozess. Die Bereitstellung konstanter Pulverqualitäten durch Eliminierung der vorherrschenden Qualitätsschwankungen ist somit die Grundlage einer Serienfertigung für reproduzierbare und hochwertige Produkte bei bestmöglicher Ressourceneffizienz.
